同伴互助教学模式在大学物理实验中的尝试和探索

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1 同伴互助教学模式在大学物理实验中的尝试和探索
王亚芳 蒋芸 董爱国 张自力 中国地质大学（北京） 教改项目（JGYB201628）资助

2 1. 教学方式和手段 提高学生学习主动性 PI(同伴互助教学) 翻转课堂 信息技术辅助教学 开放式教学 分层次教学 模块化教学
MOOC(慕课) 问题引导自主学习 微课 课程在内容上和体系上都比较成熟，近年的教学改革主要在教学模式上进行，包括开放式教学、分层次教学、模块化教学、MOOC(慕课)、PI(同伴互助教学)、信息技术辅助教学、翻转课堂、微课等，这些手段为实验教学开辟了很多新的思路，改变和尝试性的教学模式，其目的都在于提高学生学习主动性，更好的培养学生能力，从而提高教学质量 PI(同伴互助教学) 提高学生学习主动性

3 2. PI-同伴互助教学方法 具有相同背景知识的学生进行分组学习，学生对任务或者问题，进行组内和组组之间的讨论最后达到共识，完成学习任务。教师在教学过程中是学习的组织者和引导者。 核心---老师和学生地位的翻转；优点---学生充分参与学习过程 哈佛的Eric Mazur教授 类似翻转课堂 翻转课堂需要学生在课前进行充分的预习，通常可以利用视频录像等教学手段。 同伴互助教学主要是将具有相同背景知识的学生进行分组学习，同学们对于老师提出的任务或者问题，通过组内和组组之前的讨论最后达到共识，从而完成学习的最终任务，老师在教学过程中是学习的组织者和引导者。 优点在于能够让学生充分参与到学习的过程中而不是被动地接收知识，从而获得最好的学习效果。 从教育心理学解释：同伴的参与和讨论激发并维持了学生学习动机，即在内源性动机上，通过创设问题情境，利用丰富材料呈现，学习动机的迁移等方法培养了学生兴趣，通过老师归因训练和指导提高了学生自信心和效能感；在外源性动机上，由于老师能够及时提供反馈信息，适当表扬和批评和对掌握知识和能力做出合理的外部奖励。

4 3. 物理实验教学开展PI教学的可行性和必要性
小班授课-20-24人之间，可充分地开展分组讨论； 实验课中解决问题的方法不唯一，讨论可以充分开展 减少学生在独立操作中的紧张心理； 培养学生创新性思维非常好的手段和途径 小班授课，每个班的人数控制在20-24人之间，所以非常适合进行“同伴互助”教学模式，可以充分地开展分组讨论；另外，由于实验课的特殊性，解决问题的不唯一性，讨论甚至争论都将是培养学生创新性思维非常好的手段和途径

5 4.PI在“塞曼效应”实验中的应用 实验要求：
学生调节光路，观察到加磁场后干涉圆环的分裂现象，然后利用读数目镜通过测量特定圆环的直径来计算电子的荷质比 实验难点： 理论比较复杂，能级分裂涉及到很多量子力学的知识； 调节过程复杂，中间出现的问题比较多，数据测量困难 光路调节外，难点有两个，一个是，而对于理工科学生我们只开设了大学物理的课程，这部分知识学生没有学，所以会觉得比较难懂；另外一个难点是数据的测量，虽然测量原理简单，但是过程复杂，中间出现的问题比较多，学生如果不理解的话很难实现测量。

6 4.PI在“塞曼效应”实验中的应用 视频和演示 分组调节仪器 教师提出问题 分组进行讨论 阐述并质疑 汇总和总结 了解基本原理，
仪器调节方法和作用， 应观察到的实验现象 意见基本一致时，由老师或某个同学进行汇总和总结，引导获得具体的测量方案 具体测量问题：“如何利用读数目镜来测量塞曼效应中需要测量圆环的直径？” 视频和演示 分组调节仪器 教师提出问题 分组进行讨论 阐述并质疑 汇总和总结 在以前的教学过程中，老师通常是要讲解原理和解释怎么进行测量，然后让学生进行操作实验的。通过对课程内容进行分析后我们认为第二个难点比较适合同伴互助教学，因为学生已经具备了这方面的基础知识，通过讨论和引导应该能够自己完成，因此针对这个实验，我们在上课的期间就采用了“同伴互助”思路进行了实验课的授课。 这种教学模式能够让学生真正投入到这个实验中，去思考为什么这么测量和怎么测量，比起老师讲解，学生只是照做，根本不动脑筋，碰到具体的问题也没有任何解决思路的效果好很多。 小组讨论 组间讨论 2人一组， 进行光路调节， 观察实验现象 每组代表阐述观点， 其他组进行质疑和提问， 老师是组织者，适当引导

7 4.PI在“塞曼效应”实验中的应用 塞曼效应相关问题： 什么是塞曼效应？正常塞曼效应和反常塞曼效应的不同？ 塞曼能级分裂是如何形成的？
什么条件下形成的谱线为π谱线？什么条件下为σ谱线？ 什么是线偏振的电磁波？什么是圆偏振的？什么是左旋圆偏振的？什么是右旋圆偏振的？ 实验光路中各个光学器件的作用是什么? 如何鉴别F-P标准具的两反射面是否严格平行，如发现不平行应该如何调节？ 了解复习有关塞曼谱线的偏振特性中涉及到的电磁学中偏振及角动量方向的定义：什么是线偏振的电磁波？什么是圆偏振的？什么是左旋圆偏振的？什么是右旋圆偏振的？圆偏振光具有角动量，那么角动量的方向是如何定义的？

8 5. 教学经验和反思 在“塞曼效应”实验中，两届学生进行的PI实验教学 由学生的投入程度和实验的进展情况，PI教学优于传统的讲授和指导
1）同伴的参与和讨论激发了学生学习动机，通过老师归因和指导提高了学生自信心和效能感 2）老师能够及时提供反馈信息，适当表扬和批评和对掌握知识和能力做出合理的外部奖励，激发了学生的学习动力 能够充分让学生参与到学习的过程中而不是被动地接收知识，从而获得最好的学习效果。当然，这种同伴互助教学模式比较适合原理相对简单，但是操作相对复杂的实验，另外对老师分组讨论的掌控要求也比较高。

9 谢谢！ 请多指教！